[復習目標]1.掌握速率、平衡圖像的分析方法及類型。2.掌握實際工業(yè)生產中的陌生圖像的分析方法。1．(2022·全國甲卷，28)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領域有著重要用途，目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4，再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：(1)TiO2轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下：(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa①反應2C(s)＋O2(g)=2CO(g)的ΔH為________kJ·mol－1，Kp＝__________Pa。②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化，其原因是____________________________________。③對于碳氯化反應：增大壓強，平衡________移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉化率________(填“變大”“變小”或“不變”)。(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。①反應C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常數Kp(1400℃)＝__________Pa。②圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉化為TiCl4，但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度，其原因是___________________________________________________________。(3)TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是___________________________________________________________________________________________。2．[2019·北京，27(1)]氫能源是最具應用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點。甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。①反應器中初始反應的生成物為H2和CO2，其物質的量之比為4∶1，甲烷和水蒸氣反應的方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②已知反應器中還存在如下反應：ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH1ⅱ.CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH2ⅲ.CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH3……ⅲ為積炭反應，利用ΔH1和ΔH2計算ΔH3時，還需要利用_________________________反應的ΔH。③反應物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)＝4∶1，大于初始反應的化學計量數之比，目的是________(填字母)。a．促進CH4轉化b．促進CO轉化為CO2c．減少積炭生成④用CaO可以去除CO2。H2體積分數和CaO消耗率隨時間變化關系如圖所示。從t1min時開始，H2體積分數顯著降低，單位時間CaO消耗率________(填“升高”“降低”或“不變”)。此時CaO消耗率約為35%，但已失效，結合化學方程式解釋原因：______________________________________________________________________________。3．[2019·江蘇，20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應：反應Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1反應Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：CH3OCH3的選擇性＝eq\f(2×CH3OCH3的物質的量,反應的CO2的物質的量)×100%①溫度高于300℃，CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是________________________________________________________________________________________________________。②220℃時，在催化劑作用下CO2與H2反應一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應時間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有________________。(一)選擇反應最佳條件1．NH3還原技術是當今最有效、最成熟的去除NOx的技術之一。使用V2O5/(TiO2-SiO2)催化劑能有效脫除電廠煙氣中氮氧化物，發(fā)生脫硝主要反應為4NO＋4NH3＋O2=4N2＋6H2O。除去NO反應過程中提高氣體流速可提高催化劑的利用率，降低成本。氣體流速與NO轉化率的關系如圖所示。為合理利用催化劑應選擇________h－1的流速。步步高大二輪專題復習化學第一部分二輪專題突破2.科學家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)，在常壓下反應，冷凝收集，測得常溫下液態(tài)收集物中主要產物的質量分數如圖所示。則反應溫度不宜超過__________________。3．甲烷還原可消除NO污染。將NO、O2、CH4混合物按一定體積比通入恒容容器中，發(fā)生如下主要反應：①CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＜0②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＜0③CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH3＜0在催化劑A和B的分別作用下，NO的還原率和CH4的轉化率分別和溫度的關系如圖所示。由圖可知，消除NO的最佳條件是__________和催化劑________________。4．利用NaClO2/H2O2酸性復合吸收劑可同時對NO、SO2進行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時，eq\f(nH2O2,nNaClO2)、溶液pH對脫硫脫硝的影響如圖所示：由圖所示可知脫硫脫硝最佳條件是_________________________________________________。(二)解釋曲線發(fā)生某種現(xiàn)象的原因5．甲烷裂解制氫的反應為CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH＝＋75kJ·mol－1，Ni和活性炭均可作該反應催化劑。在相同氣體流量條件下，不同催化劑和進料比[eq\f(VN2,VCH4)]對甲烷轉化率的影響如圖所示。使用活性炭催化劑，且其他條件相同時，隨著進料比的增大，甲烷的轉化率逐漸增大的原因是____________________________________________________________________________。6．CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應為2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔHmol－1，其他條件相同時，反應溫度對CO2平衡總轉化率及反應2.5小時的CO2實際總轉化率影響如圖1所示；反應溫度對二甲醚的平衡選擇性及反應2.5小時的二甲醚實際選擇性影響如圖2所示。(已知：CH3OCH3的選擇性＝eq\f(生成二甲醚的CO2物質的量,反應共耗CO2物質的量)×100%)(1)圖1中，溫度高于290℃，CO2平衡總轉化率隨溫度升高而上升的原因可能是______________________________________________________________________________。(2)圖2中，在240～300℃范圍內，相同溫度下，二甲醚的實際選擇性高于其平衡值，從化學反應速率的角度解釋原因：________________________________________________。7．甲基環(huán)己烷催化脫氫()是石油工業(yè)制氫常見方法，以Ni-Cu為催化劑，固定反應溫度為650K，以氮氣為載氣，在不同載氣流速情況下，甲基環(huán)己烷脫氫轉化率如圖所示，b點轉化率能與a點保持相當的原因是_____________________________。8．工業(yè)上用SiO2和焦炭高溫下反應制得粗硅，再經如下2步反應制得精硅：Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－141.8kJ·mol－1，SiHCl3(g)＋H2(g)=Si(s)＋3HCl(g)，反應過程中可能會生成SiCl4。如圖所示，當eq\f(nHCl,nSi)＞3，SiHCl3平衡產率減小的原因是________________________________。1．工業(yè)上可以通過硫化氫分解制得H2和硫蒸氣，其中H2S氣體的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。(1)由圖可知，2H2(g)＋S2(g)2H2S(g)ΔH________(填“＞”或“＜”)0。(2)圖中壓強(p1、p2、p3)的大小順序為________________________________________________，理由是__________________________________________________________。2．CO2催化(固體催化劑)加氫合成甲烷主反應：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－165kJ·mol－1副反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.1kJ·mol－1在不同催化劑條件下反應相同時間，測得CO2轉化率和生成CH4選擇性[CH4選擇性＝eq\f(n生成CH4,n轉化CO2)×100%]隨溫度變化的影響如圖所示。對比上述三種催化劑的催化性能，工業(yè)上選擇的催化劑是Ni－20CeO2/MCM－41，其使用的合適溫度為________(填字母)℃左右。A．300 B．340C．380 D．420當溫度高于400℃時，CO2轉化率和生成CH4選擇性均有所下降，其原因可能是_________________________________________________________________________(答出一點即可)。3．2021年9月24日，我國科學家在《Science》上發(fā)表論文《無細胞化學酶法從二氧化碳合成淀粉》，代表著人類人工合成淀粉領域的重大顛覆性和原創(chuàng)性突破。該實驗方法首先將CO2催化還原為CH3OH。探究CH3OH合成反應的化學平衡影響因素，有利于提高CH3OH的產率。CO2和H2在某種催化劑作用下可同時發(fā)生以下兩個反應：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.5kJ·mol－1Ⅱ.2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g)ΔH＝＋37.1kJ·mol－1在壓強為p，CO2、H2的起始投料比為1∶3的條件下，發(fā)生反應Ⅰ、Ⅱ。實驗測得CO2的平衡轉化率和平衡時CH3OH的選擇性隨溫度的變化如圖所示。已知：CH3OH的選擇性＝eq\f(CH3OH物質的量,反應的CO2物質的量)×100%(1)有利于提高CH3OH的選擇性的措施有____________(填字母)。A．適當降溫B．適當升溫C．選擇合適的催化劑(2)溫度高于350℃時，體系中發(fā)生的反應以______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)為主，并說明理由：_______________________________________________________________________________。(3)其中表示平衡時CH3OH的選擇性的曲線是__________(填“a”或“b”)。4．通過生物柴油副產物甘油制取H2正成為將其高值化利用的一個重要研究方向。生物甘油水蒸氣重整制氫的主要反應原理如下(反應Ⅱ是水汽變換反應)：Ⅰ.C3H8O3(g)3CO(g)＋4H2(g)ΔH1＝＋251kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41kJ·mol－1甘油水蒸氣重整制氫時，其他條件不變，在不同水醇比m[m＝n(H2O)∶n(C3H8O3)]時H2的平衡產率與溫度的關系如圖所示。(1)水醇比從大到小的順序是_____